"Увеличение скорости химической реакции при введении катализатора происходит в результате уменьшения.......

Ответ "энергии активации"

Ответ 1. "Sn" 2. "Mg" 3. "Zn"

"Дисперсная система была получена путем обработки вещества ультразвуком. Этот способ является:

Ответ "диспергационным"

"Соотнесите название метода анализа с законом, на котором основан метод:

Ответ: "титриметрия" - "эквивалентов"; "потенциометрия" - "Нернста"; "кулонометрия" - "Фарадея"

"При добавлении к раствору, содержащему ионы железа, добавили гексацианоферрат (II) калия K4 или желтую кровяную соль. Какой ион присутствует в растворе, если образовался темно-синий осадок берлинской лазури:

Ответ "Fe3+"

Задан вопрос: "Синтетическим полимером является: Ответ "капрон"

"Неорганическая кислота, которая имеет полимерное строение называется: Ответ "кремниевой"

"Эквивалентны ли 1 моль молекул CО2 и 1 моль молекул SO2 ? Ответ "да"

Ответ "CuCl2"

"Наибольшее давление водяного пара будет наблюдаться над раствором, в 1 литре

"Наименьшую энергию ионизации имеет атом: Ответ "Na"

Задан вопрос: "Возможно ли протекание реакции: 2SO2(г)+О2(г) -> 2SО3 в стандартных условиях..... ?н= -197,8 кДж/моль; ?G=-142 Дж/моль; ?s=-187,8 Дж/моль?К

Ответ "да"

"Возможно ли протекание реакции: СаСО3(т) ->СаО(г)+СО2(г) в стандартных условиях

"Какие из перечисленных металлов будут вступать в реакцию c HNO3 (концентрированную или разбавленную).

Ответ 1. "Bi" 2. "Na" 3. "Ag"

"Какое утверждение справедливо?

Ответ "Гранула коллоидной частицы с диффузным слоем образует мицеллу"

Ответ "SnCl4"

"В основе титриметрического метода анализа лежит закон: Ответ "эквивалентов"

"В основе спектрофотометрического метода анализа лежит: Ответ "поглощение света"

"Наиболее высокой температурой кипения при прочих равных условиях будет обладать 20%-ный водный раствор:

"формальдегида (МЧ=15)"

"Число нейтронов, совпадает с числом протонов в ядре атома изотопа: Ответ "21Н"

"Какой из перечисленных металлов будет служить протектором для медного кабеля. Ответ "Zn"

"Является ли данная реакция окислительно-восстановительной: 4Al+3O2=2Al2O3 ? Ответ "ДА"

Ответ "Na2HPO4"

"Соотнесите явление А и процесс В."

Ответ: "пептизация" - "укрупнение коллоидных частиц"; "коагуляция" - обратимый переход геля в золь при механическом воздействии"; "тиксотропия" - "превращение свежевыпавшего осадка в золь при действии электролита"

"Формула вещества, способного вступать в реакцию поликонденсации, имеет вид:

Ответ "NН2-CH2COOH"

"Полимер, которому соответствует формула: (-СH2-CH(OCOCH3-)n, называется..." Ответ: "поливинилацетат"

"Эквивалентны ли 44 грамма СО2 и 64 грамма SO2 ? Ответ "да"

"Сильным электролитом является водный раствор: Ответ "СuSО4"

"Сильным электролитом является водный раствор:

Ответ "CuCl2"

"Масса H2SO4, содержащаяся в 0,5 литрах раствора с молярной концентрацией

"Формула соли, значение рН водного раствора которой больше 7, имет вид:

Ответ "Na2CО3"

"Масса H2SO4, необходимая для приготовления 500 мл раствора с молярной концентрацией растворенного вещества 1 моль/л составляет....... граммов. Ответ "49"

"Для электронов, находящихся на р-орбиталях, значение орбитального квантового числа равно:

Наибольшей степенью ионности характеризуется химическая связь в соединениях:

Ответ "NaCl"

"Назовите газообразный продукт, при реакции HNO3 конц. с Hg, если реакция возможна. Ответ "NO2

"Определите в какой из реакций выделится наибольшее количество тепла, условия стандартные.

Ответ: "2Zn(к) +O2(г)?2ZnО(к)"

"Частицы дисперсной фазы имеют размеры от 10 нм до 100 нм. Они являются частицами: Ответ "колллоидными частицами"

"Продуктом восстановления перманганата калия сульфитом натрия в сернокислой среде является вещество, формула которого:

Ответ "MnSO4"

Ответ "NaOH"

"Цепь состоит из: -Si-О-, -Al-О-, -Са-О-, -Mg-O- фрагментов - это полимеры: Ответ "неорганические"

"К гомополимерам относится: Ответ "капрон"

"Число неспаренных электронов в основом состоянии атомаэлемента, образующего высший оксид состава Э2О5 равно:

"Назовите вещество, которое легче всего окисляется в стандартных условиях, используя значение?0

"Какой знак заряда гранулы мицеллы золя AgJ, полученного по реакции KJ c AgNO3 при избытке второго?

Ответ "отрицательный"

"Два моль молекул SO2 при нормальных условиях занимает обьем ______ л. Ответ "44,8"

Текущая оценка 5,000 (5)

"Количество моль молекул, содержащихся в четырех моль эквивалентах O2, равно ______

"Какой обьем (л) при нормальных условиях занимает 1,5 моль эквивалентов кислорода. Ответ пользователя: "8,4"

"Концентрация ионов водорода в водном растворе с рН=11 составляет..... моль/л: Ответ "10-11"

"500 мл водного раствора, содержащего 156 граммов Na2S, разбавили водой в 2 раза. Молярная концентрация вещества в полученном растворе составляет.......... моль/л.

"Масса H2SO4, содержащаяся в 0,5 литрах раствора с молярной концентрацией эквивалентов (нормальная концентрация) 2 моль/л, равна......... граммам. Ответ "49"

"Число электронных орбиталей определяет..... квантовое число. Ответ "главное"

"Назовите какой продукт образуется при реакции H2SO4 конц. с Cu, если реакция возможна.

Ответ "SO2"

"Продуктами, выделяющимися на инертных электродах при электролизе водного раствора сульфата натрия, являются......

Ответ "Н2 и О2"

"Какая формула описываетизменение энтропии системы: Ответ "?S=Qобр/T"

"Какие из перечисленных металлов будут вступатьв реакцию с разбавленной H2SO4 и

"Водород является окислителем в реакции:

Ответ "Сa+H2=CaH2

"Коллоидная частица имеет положительный заряд. Выбрать электролит, который наиболее эффективно (при прочих равных условиях) вызовет коагуляцию этого золя.

Ответ "K2SO4"

"Коллоидная частица имеет отрицательный заряд. Выбрать электролит, который наиболее эффективно (при прочих равных условиях) вызовет коагуляцию этого золя.

Ответ "Al(NO3)3"

"Остатки аминокислот являются структурными звеньями: Ответ "полипептидов"

"Вещества, при взаимодействии которых с активными радикалами происходит образование малоактивных центров, не способных инициировать дальнейший процесс полимеризации, называется:

Ответ "ингибиторами"

"К сополимерам относится:

Ответ "карбамидоформальдегидная смола"

"Оксидом, который не проявляет амфотерные свойства, является: Ответ "CuO

"В одном литре насыщенного раствора содержится 5,7*10-4 SrSO4. Значение произведения растворимости ПРSrSO4 равно.....

Ответ "3,2*10 -7"

"Наиболее низкой температурой кристаллизации при стандартных условиях будет обладать 5%-ный водный раствор:

Ответ "формальдегида (МЧ=15)"

"Наибольшее давление водяного пара будет наблюдаться над раствором, в 1 литре

"Для электронов, находящихся на d-орбиталях, значение орбитального квантового числа равно:

"Число нейтронов, совпадает с числом протонов в ядре атома изотопа: Ответ "168О"

"Для электронов, находящихся на р-орбиталях, значение орбитального квантового числа равно:

"Cоотнесите: термодинамическую характеристику реакции с возможностью самопроизвольного протекания реакции

Ответ: "?G=0" ассоциируется с: (1)"в системе установилось равновесие"; "?G>0" - "реакция невозможна" "?G<0" - "реакция возможна"

"Вещество, атомы или ионы которого принимают электроны, называется: Ответ "окислителем"

Задан вопрос: "Какой знак заряда гранулы мицеллы золя PbJ2, полученного по реакции KJ c Pb(NO3)2 при избытке первого?

Ответ "отрицательный"

"Люминесцентный анализ относится к методам:" Ответ "спектральным"

"К сополимерам относится:"

Ответ "фенолформальдегидная смола"

"К природным полимерам относится:" Ответ "крахмал"

"Один моль молекул О2 при нормальных условиях занимает обьем ______ л."

Ответ "22,4"

"Сколько граммов соли потребуется для приготовления 500 граммов 15% раствора. (с точностью до целого значения)

"Концентрация ионов водорода в водном растворе с рН=6 составляет..... моль/л: Ответ "10-6"

"Наибольшее давление водяного пара будет наблюдаться над раствором, в 1 литре

"Наиболее низкой температурой кипения при прочих равных условиях будет обладать 10%-ный водный раствор:

Ответ "сахарозы (МЧ=342)"

"Молярная концентрация эквивалентов (нормальная концентрация) СаO, в растворе, полученном растворением 28 граммов этого вещества в 2000 мл воды (изменением обьема при растворении пренебречь), равна....... моль/л.

Ответ "0,5"

"Укажите элементы - неметаллы:" Ответ 1. "фосфор" 2. "сера" 3. "хлор"

"Выбрать процесс, происходящий на аноде при нарушении целостности покрытия на пластинке оцинкованного железа, находящейся в растворе HCl, доступ О2 свободный.

Ответ: "Zn -2e ? Zn2+"

"Определите катодную реакцию в серебряно-магниевом гальваническом элементе."

Ответ "Ag+ + e ? Ag"

"Атомы каких элементов относятся к металлам:"

Ответ 1. "Na" 2. "K"

"Возможно ли протекание реакции: 2SO2(г)+О2(г) -> 2SО3 в стандартных условиях.....

Н= -197,8 кДж/моль;

G=-142 Дж/моль; ?s=-187,8 Дж/моль?К" Ответ "да"

"Если реакция при температуре 700 С протекает за 54 минут, а при 1000 С - за 2 минуты то температурный коэффициент равен......."

"Теплота сгорания метанола равна 726 кДж/моль. При сгорании 8 г метанола выделится

КДж теплоты Образец ответа: 234,4"

Ответ "181,5"

"Число электронов, которое присоединяет 1 моль окислителя в окислительно-

восстановительной реакции: Zn+HNO3(разб)? Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O равно.........

"Какие из указанных веществ могут проявлять как восстановительные, так и окислительные свойства:

"Процесс перехода свежевыпавшго осадка в золь при действии электролита называется:" Ответ "пептизация"

"Коллоидная частица имеет положительный заряд. Выбрать электролит, который наиболее эффективно (при прочих равных условиях) вызовет коагуляцию этого золя."

Ответ "K3PO4"

"Частицы дисперсной фазы имеют размер 30 нм. Относится ли эта система к коллоидным?"

Ответ "да"

"Cooтнесите определяемый катион и реактив для его обнаружения:"

Ответ: "Fe(II)" - "K3"; "Cd(II)" - "K2S"; "Fe(III)" - "K4Fe[(CN)6]"

Строение коллоидных растворов.

Коллоидные растворы – микрогетерогенные системы, частицы которых проходят через бумажные фильтры, но не проходят через животные мембраны и просматриваются через ультрамикроскоп.

Коллоидные частицы имеют сложное строение: они состоят из ядер, зарядообразующих ионов и противоионов.

Коллоидные частицы образуются исходя, из правило Пескова-Фаянса: на всякой твердой поверхности ядра адсорбируются преимущественно те ионы, которые имеют с ядром одинаковую атомную группировку, и находятся в избытке.

Например, при добавлении к раствору

KJ + AgNO 3 → AgJ↓ + KNO 3

а) в избытке KJ – образуется мицелла с отрицательным зарядом гранулы

{ m(AgJ) nJ - (n-x)K + } x - x K +

m(AgJ) - ядро

nJ - (n-x)K + - адсорбционный слой противоионов

X K + - диффузионный слой противоионов

nJ - потенциалопределяющие ионы

{ m(AgJ) nJ - (n-x)K + } x - - гранула

{ m(AgJ) nJ - (n-x)K + } x - x K + - мицелла

б) в избытке AgNO 3 – образуется мицелла с положительным зарядом гранулы

{m(AgJ) nAg + (n-x) NO 3 - } x+ x NO 3 -

Ионы, определяющие заряд коллоидной частицы называются потенциалопределяющими. Ядро с потенциалопределяющими ионами притягивают из окружающей среды ионы противоположного заряда, имеющегося в растворе в избытке. Часть противоионов образует адсорбционный слой, а другая часть – диффузионный слой. Ядро с потенциалопределяющими ионами и адсорбционным слоем противоионов называется гранулой , а гранула с противоионами диффузионного слоя называется мицеллой.

Электрический заряд на кол. частицах возникает в результате электролитической диссоциации вещества дисперсной фазы или вследствие избирательной адсорбции ионов. Наличие заряда можно обнаружить, пропуская через кол. Систему постоянный электрический ток, под действием которого частицы будут перемещаться к электродам. Перемещение частиц дисперсной фазы под действием электрического тока называется электрофорезом.

При определенных условиях кол. Частица может быть нейтральна -

{ m(AgJ) nJ - (n-x)K + } 0 – изоэлектрическое состояние, неустойчивое, мицелла легко разрушается.

2. Свойства коллоидных растворов. Коллоидные растворы называют золями. По характеру взаимодействия дисперсионной среды с дисперсной фазой различают:

Золи лиофильные - хорошо взаимодействующие с водой (растворы клея, желатина, белка, крахмала, мыло)

Золи лиофобные – слабо взаимодействующие или не взаимодействующие с растворителем (растворы некоторых сульфидов, гидроксидов металлов в воде).

Если растворителем является вода, то золи называются гидрофильными и гидрофобными.

Свойства:

1. Молекулярно-кинетические – связанные с хаотическим движением частиц (диффузией).

2. Электрические свойства – при пропускании электрического тока «+» заряженные гранулы движутся к катоду, « - » движутся к аноду.

3. Оптические – при пропускании видимого света частицы дисперсной фазы коллоидной системы рассеивают падающий на них свет. Рассеянный свет образует вокруг кол. Частицы светящееся поле. Освещенная мицелла сама становится источником света и в растворе образуется светящийся конус, поэтому коллоидные растворы в большинстве синеватого света при наблюдении в боковом рассеянном свете, а в проходящем свете – красноватые.

4. Коагуляция, пептизация, седиментация.

Процесс коагуляции – это укрупнение (слипание) кол. Частиц под действием различных факторов или, проходящий самопроизвольно.

При этом лиофильные золи превращаются в гели, а гидрофобные – в порошок.

Факторы, вызывающие коагулящию:

- температура – нагревание снимает заряд в связи с усилением частиц и разрушением гидратированной оболочки у золя.

- добавление электролита, содержащего ион по заряду противоположный заряду коллоидной частицы.

Минимальное количество электролита, которое надо прибавить к 1 л золя, чтобы вызвать коагуляцию называется порогом коагуляции (γ)

Диэлектрическая проницаемость ε = 81, вязкость среды η = 1·10-3 Н·с/м2. 18. Какое давление нужно приложить, продавливая через мембрану из углекислого бария 96% раствор этилового спирта, чтобы при этом потенциал течения оказался равен 1,98 В? Электрокинетический потенциал равен 0,054 В, удельная электрическая проводимость среды  = 1,1·10-4 Ом-1м-1, диэлектрическая проницаемость ε = 81, вязкость среды η = 1,2·10-3 Н·с/м2. 19. Вычислите величину электрокинетического потенциала  золя в метиловом спирте, если скорость электрофореза U = 6,6·10-6 м/с, градиент напряжения внешнего поля Н = 300 В/м, диэлектрическая проницаемость среды ε = 34, вязкость среды η = 6,12·10-4 Н·с/м2. 20. При какой силе тока в процессе электроосмотического движения водного раствора KCl через мембрану полистирола его объемная скорость будет равна  = 8,6·10-10 м3/с? Удельная электрическая проводимость среды  = 7,5·10-2 Ом-1м-1, диэлектрическая проницаемость воды ε = 81, вязкость среды составляет η = 1·10-3 Н·с/м2. Величина электрокинетического потенциала  = 0,062 В. 21. Вычислите величину электрокинетического потенциала  на границе: мембрана из карбоната бария – 96 %-ный раствор этилового спирта. Потенциал течения равен 0,7 В, приложенное давление составляет 7,9·103 Н/м2, удельная электропроводность  =1·10-4 Ом-1м- 1 , диэлектрическая проницаемость ε = 81, вязкость среды η =1,2·10-3 Н·с/м2. 22. Вычислите величину электрокинетического потенциала  золя свинца в метиловом спирте, если скорость за 10 мин уровень раствора переместился на 1,1 мм, при расстоянии между электродами 10 см и приложенном напряжении внешнего поля 30 В. Диэлектрическая проницаемость среды ε = 34, вязкость среды η = 6,12·10-4 Н·с/м2. 23. Вычислите величину электрокинетического потенциала  на границе мембрана из полистирола – водный раствор KCl. В процессе электроосмоса его объемная скорость  =25·10-10 м3/с, сила тока равна 5·10-3 А, удельная электропроводность  =11,8·10-2 Ом-1м-1, 71 диэлектрическая проницаемость воды ε = 81, вязкость среды η = 1·10-3 Н·с/м2. 24. При исследовании золя почвенных частиц методом электрофореза было зарегистрировано перемещение на 2,5 мм за 1 час при разности потенциалов 5,8 В. Расстояние между электродами l = 0,346 м. Вычислите величину электрокинетического потенциала  . Диэлектрическая проницаемость среды ε = 81, вязкость среды η = 1·10- 3 Н·с/м2. 72 § 9. Строение коллоидных мицелл Мицелла – сложное структурное образование, состоящее из агрегата, потенциалопределяющих ионов и противоионов. Внутреннюю часть мицеллы составляет агрегат основного вещества, состоящий из большого числа молекул (атомов) кристаллического или аморфного строения. Агрегат электронейтрален, но обладает большой адсорбционной способностью и способен адсорбировать на своей поверхности ионы из раствора – потенциалопределяющие ионы (ПОИ). При выборе потенциалопределяющих ионов пользуются эмпирическим правилом Фаянса-Панета-Пескова: «На твердой поверхности агрегата в первую очередь адсорбируются ионы, которые:  входят в состав агрегата;  способны достраивать кристаллическую решетку агрегата;  образуют малорастворимое соединение с ионами агрегата;  изоморфны с ионами агрегата.» Агрегат вместе с потенциал- определяющими ионами составляет ядро мицеллы. Ядро мицеллы, обладающее большим зарядом, притягивает ионы противоположного заряда – противоионы (ПИ) из раствора. Часть противоионов находится в непосредственной близости от ядра, прочно связана с ним за счет адсорбционных и электростатических сил, и образует плотную часть двойного электрического слоя (адсорбционный слой). Ядро с противоионами плотной части двойного электрического слоя образуют гранулу или коллоидную частицу. Знак заряда коллоидной частицы определяется знаком заряда потенциалопределяющих ионов. Коллоидную частицу (гранулу) окружают противоионы диффузного слоя – остальная часть противоионов, подвергающихся броуновскому движению и менее прочно связанная с ядром. В целом образуется мицелла. Мицелла в отличие от коллоидной частицы электронейтральна. Электролит, ионы которого образуют ДЭС, называется 73 электролитом - стабилизатором, так как он стабилизирует золь, придавая ему агрегативную устойчивость. Примеры решения задач Пример 1. Золь иодида серебра получен методом химической конденсации при избытке нитрата серебра. К какому электроду будет двигаться частица при электрофорезе? Напишите формулу мицеллы золя. Решение: 1. Рассмотрим образование мицеллы золя иодида серебра при избытке нитрата серебра: AgNO3(изб.)  KJ  AgJ   KNO3 Так как нитрат серебра взят в избытке, следовательно, раствор AgNO3 будет являться электролитом-стабилизатором, ионы которого образуют ДЭС: AgNO3  Ag   NO3   2. В соответствии с правилом Фаянса-Панета-Пескова, ионы Ag  будут являться потенциалопределяющими ионами, тогда ионы NO3 – противоионами. 3. Формула мицеллы запишется следующим образом: mgJnAg + . (n-x) N O3-x+. xN O3- потенциал- агр егат определяющие пр отивоионы пр отивоионы ионы ядр о адсор бционный слой диффузный слой коллоидная частица (гр анула) мицелла m - количество молекул или атомов, образующих агрегат; n - число потенциалопределяющих ионов, адсорбированных на поверхности агрегата; n  x  - число противоионов в плотной части двойного электрического слоя (адсорбционный слой); x - число противоионов в диффузной части двойного электрического слоя; x  - заряд коллоидной частицы (гранулы). 74 4. Так как коллоидная частица заряжена положительно, то при электрофорезе она будет двигаться к отрицательно заряженному электроду (катоду). 75 Задачи для самостоятельного решения 1. Золь сульфата бария получен сливанием равных объемов растворов нитрата бария и серной кислоты. Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частица перемещается к аноду? Напишите формулу мицеллы золя BaSO4. 2. Напишите формулы мицелл золей: Al(OH)3, стабилизированного AlCl3; SiO2, стабилизированного H2SiO3. К каким электродам будут двигаться коллоидные частицы каждого из указанных золей при электрофорезе? 3. Для получения золя AgCl смешали 10 мл 0,02М KCl и 100 мл 0,05 М AgNO3. Напишите формулу мицеллы полученного золя. К какому электроду будет двигаться частица при электрофорезе? 4. Золь гидроксида алюминия получен сливанием равных объемов растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия. Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частица перемещается к катоду? Напишите формулу мицеллы золя. Al(OH)3. 5. Золь гидроксида железа получен методом гидролиза хлорида железа. Напишите формулу мицеллы, если стабилизатором золя является электролит FeOCl. Каков заряд коллоидной частицы? 6. Напишите формулу мицеллы гидрозоля AgBr, полученного при сливании разбавленного раствора AgNO3 c избытком KBr. Как измениться строение мицеллы, если гидрозоль AgBr получать при сливании сильно разбавленного раствора KBr с избытком AgNO3? 7. Гидрозоль HgS получен пропусканием H2S через водный раствор оксида ртути. Напишите уравнение реакции образования золя и формулу мицеллы, если стабилизатором золя является H2S. Определите знак заряда коллоидной частицы. 8. Заряд частиц гидрозоля SiO2 возникает в результате диссоциации кремневой кислоты H2SiO3, образующейся на поверхности коллоидной частицы при взаимодействии поверхностных молекул SiO2 с водой. Напишите формулу мицеллы золя. 76 9. Стабилизатором гидрозоля MnO2 является перманганат калия KMnO4. Напишите формулу мицеллы золя, определите заряд коллоидной частицы. К какому электроду будут двигаться частицы при электрофорезе? 10. Золь сульфида мышьяка As2S3 получен пропусканием сероводорода через разбавленный раствор оксида мышьяка As2O3. Стабилизатором золя является сероводород. Напишите реакцию образования золя и формулу мицеллы. Определите знак заряда коллоидной частицы. 11. Золь AgJ получен при добавлении 8 мл 0,05 М водного раствора KJ к 10 мл 0,02 М AgNO3. Напишите формулу мицеллы образовавшегося золя. Определите знак заряда коллоидной частицы. 12. Золь гидроксида железа получен при добавлении к 85 мл кипящей дистиллированной воды 15 мл 2%-ного раствора FeCl3. Напишите возможные формулы мицелл золя Fe(OH)3, учитывая, что при образовании золя в растворе могут присутствовать ионы: Fe3+, FeOH+, H+, Сl  . Определите заряд коллоидной частицы. 13. Золь золота получают восстановлением золотой кислоты танином по реакции: 2HAuO2  C76 H 52O46  2 Au  C76 H 52O49  H 2 O Каков знак заряда коллоидной частицы и формула мицеллы, если при электрофорезе частицы движутся к аноду? 14. Золь «берлинской лазури» Fe4 получен сливанием равных объемов растворов K4 и FeCl3. Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частица перемещается к аноду? Напишите формулу мицеллы золя. 15. Гидрозоль железосинеродистой меди Cu2 красно - оранжевого цвета получают по реакции двойного обмена: 2CuCl 2  K 4 Fe(CN) 6   Cu 2 Fe(CN) 6   4KCl Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частицы перемещаются к аноду? Напишите формулу мицеллы золя Сu2. 16. Золь «берлинской лазури» получен сливанием равных объемов растворов K4 и FeCl3. Одинаковы ли исходные 77 концентрации электролитов, если при электрофорезе частицы перемещаются к катоду? Напишите формулу мицеллы золя Fe4. 17. Золь гидроксида алюминия получен сливанием равных объемов растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия. Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частицы перемещаются к аноду? Какой из электролитов взят в избытке? Напишите формулу мицеллы золя Al(OH)3. 18. Золь AgJ получен при постепенном добавлении к 20,0 мл 0,01 М раствора KJ 15,0 мл 0,2%-ного раствора AgNO3. Напишите формулу мицеллы образовавшегося золя и определите направление коллоидной частицы в электрическом поле. Плотность раствора нитрата серебра примите равной единице. 19. Какой объем 0,005 М AgNO3 нужно прилить к 20,0 мл 0,015 М KJ, чтобы получить положительно заряженный золь иодида серебра? Напишите формулу мицеллы. 20. Золь бромида серебра получен сливанием 25,0 мл 0,008 М KBr и 18,0 мл 0,0096 М AgNO3. Определите знак заряда коллоидной частицы и составьте формулу мицеллы золя. 21. Свежеосажденный осадок гидроксида алюминия обработали небольшим количеством соляной кислоты, недостаточным для полного растворения осадка. При этом образовался золь Al(OH)3. Напишите формулу мицеллы золя, учитывая, что в электрическом поле частицы золя перемещаются к катоду. 22. Гидрозоль металлического золота может быть получен восстановлением аурата калия KAuO2 формальдегидом. Стабилизатором золя служит аурат калия. Напишите формулу мицеллы и определите знак заряда коллоидной частицы. К какому электроду будет двигаться частицы при электрофорезе? 23. Золь сульфида мышьяка As2S3 получен пропусканием сероводорода через разбавленный раствор оксида мышьяка As2O3. Напишите уравнение реакции образования золя и формулу мицеллы, если при электрофорезе частицы перемещаются к аноду. 78 § 10. Коагуляция лиофобных золей электролитами. Выбор иона-коагулятора Коагуляция – процесс разрушения коллоидных систем за счет слипания частиц, образования агрегатов и их последующего оседания. Основной причиной, вызывающей коагуляцию, является действие на золь растворов электролитов. Правила электролитной коагуляции 1. Все без исключения сильные электролиты при определенной концентрации могут вызвать коагуляцию коллоидного раствора. 2. Правило знака заряда: коагуляцию коллоидного раствора (золя) вызывает тот ион электролита, знак заряда которого противоположен заряду коллоидной частицы. Этот ион электролита называют ионом-коагулятором. 3. Каждый электролит по отношению к данному золю обладает порогом коагуляции. Порог коагуляции () – минимальная концентрация электролита, достаточная для того, чтобы вызвать явную коагуляцию золя: V C   , (10.1) W где:  - порог коагуляции, моль/л; V - объем электролита, вызывающего коагуляцию, мл; С - концентрация электролита, моль/л; W - объем золя, мл. Коагулирующая способность электролита (Р) – величина, обратно пропорциональная порогу коагуляции: Р 1 .  (10.2) 4. Влияние заряда (валентности) иона коагулятора на коагулирующую способность электролита (правило Шульце- Гарди). Коагулирующая способность электролита возрастает с увеличением валентности иона - коагулятора. const  , (10.3) zn где: z - валентность (заряд) иона - коагулятора, n = 2 ÷ 6 5. Коагулирующая способность ионов коагуляторов одной и той же валентности возрастает с увеличением радиуса иона-коагулятора: Li   Na   K   Rb   Cs   возрастание коагулирующей способност и  79 Пример решения задачи Пример 1. В разбавленный раствор NaJ (вещества А) медленно вводят раствор AgNO3 (вещество В), в результате образуется AgJ (гидрозоль С). Напишите формулу мицеллы, укажите знак заряда коллоидной частицы. Какой из указанных электролитов-коагуляторов: NaF, Ca(NO3)2, K2SO4 обладает наименьшим порогом коагуляции для AgJ (гидрозоля С)? Решение: 1. Рассмотрим образование мицеллы золя иодида серебра при избытке иодида натрия: AgNO3  NaJ (изб.)  AgJ   NaNO3 Так как иодид натрия взят в избытке, следовательно, раствор NaJ будет являться электролитом-стабилизатором, ионы которого образуют ДЭС: NaJ  Na   J  По правилу Фаянса-Панета-Пескова ионы J  будут являться потенциалопределяющими ионами, тогда ионы Na  – противоионами. 2. Тогда формула мицеллы золя запишется следующим образом: mAgJ  nJ   (n  x) Na   x xNa  3. Так как коллоидная частица заряжена отрицательно, то по правилу Шульце – Гарди, коагуляцию образовавшегося золя будут вызывать катионы и тем быстрее, чем больше заряд катиона. Из предложенных электролитов-коагуляторов наибольшим положительным зарядом обладает ион Са2+, следовательно электролит Ca(NO3)2 будет обладать наименьшим порогом коагуляции. Задачи для самостоятельного решения Согласно своему варианту: 1. Напишите уравнение реакции образования гидрозоля С из веществ А и В. 2. Напишите формулу мицеллы образовавшегося гидрозоля С при условии, что вещество А взято в избытке. Укажите знак заряда коллоидной частицы. 3. Укажите электролит-коагулятор, обладающий меньшим порогом коагуляции. 80

Коллоидные частицы гидроксидов и оксисолей, выделяющихся при гидролизе солей-коагулянтов, в нейтральной и слабокислой средах вследствие сорбции катионов водорода и алюминия или железа имеют положительный заряд. Поэтому на кинетику процесса их коагуляции большое влияние оказывает анионный состав среды.[ ...]

Коллоидную частицу удерживает во взвешенном состоянии ее электрический заряд. В дисперсной системе все коллоидные частицы несут на себе одинаковый по знаку заряд, поэтому происходит взаимное электростатическое отталкивание частиц при сближении их друг с другом. Следовательно, заряд коллоидной частицы препятствует их объединению в более крупные агрегаты и тем самым способствует устойчивости этих систем.[ ...]

Коллоидные частицы данного вещества, как правило, сорбируют на своей поверхности ионы одного и того же заряда.. Все частицы данного коллоида поэтому несут на себе один и тот же заряд. Различают коллоиды положительные и коллоиды отрицательные.[ ...]

Заряд коллоидных частиц примесей может понижаться и в результате проникновения катионов коагулянта при сжатии диффузного слоя в адсорбционный. Иногда, например для золей кремниевой кислоты, возможна их специфическая адсорбция, сопровождающаяся образованием труднорастворимых соединений с потенциал-определяющими ионами (гидроксида алюминия или железа и кремниевой кислоты) (нейтрализационная коагуляция). Этот процесс сопровождается уменьшением термодинамического потенциала коллоидных частиц примесей.[ ...]

Коллоидные частицы довольно стабильны. Одна из причин этого состоит в следующем: благодаря малому размеру таких частиц броуновское движение молекул воды оказывает на них более сильное воздействие, чем силы гравитации. Кроме того, электростатические силы отталкивания, обусловленные поверхностным зарядом коллоидных частиц, предотвращают их коагуляцию и последующее осаждение.[ ...]

В коллоидных системах часть ионов адсорбирована коллоидными частицами, которые при этом получают тот или иной заряд; при наложении постоянного электрического поля заряженные коллоидные частицы перемещаются электрофоретически к одному из электродов и осаждаются на нем. Электрофоретические явления, наблюдаемые при наложении на дисперсные водные системы однородных и неоднородных электрических полей, могут быть использованы для очистки высококонцентрированных стоков, а также при обезвоживании осадков .[ ...]

На частицы коллоидов действуют диффузионные силы, и частицы стремятся равномерно распределяться во всем объеме жидкой фазы. Наличие у частиц электрических зарядов одного знака вызывает их взаимное отталкивание. Одновременно между коллоидными частицами имеются молекулярные силы взаимного притяжения, которые проявляются лишь при небольших расстояниях между частицами. При снижении электрического заряда частиц, т. е. при уменьшении -потенциала, силы отталкивания уменьшаются и становится возможным слипание частиц - процесс коагуляции коллоида. Силы взаимного притяжения между коллоидными частицами начинают преобладать над электрическими силами отталкивания при -потенциале системы менее 0,03 В. При -потенциале, равном нулю, коагуляция проходит с максимальной интенсивностью, состояние коллоидной системы в этом случае носит название изо-электрического состояния, а величина pH называется изоэлектрической точкой системы.[ ...]

Для коллоидных растворов характерно наличие на поверхности частиц двойного электрического слоя, образующегося в результате процессов адсорбции или диссоциации. Поверхность коллоидных частиц несет определенный заряд (для коллоидных частиц природных вод-чаще отрицательный). Этот заряд ком. ренсируется окружающими частицу противоионами, т. е. ионами противоположного знака заряда. Часть противоионов входит в адсорбционный слой, а остальная часть образует так называемый диффузный слой.[ ...]

Ядро частицы составляет агрегат из т молекул кремниевой кислоты. Часть противоионов натрия (п-х) адсорбируется на частице и удерживается электростатическими силами притяжения потенциалопределяющих ионов. Не полностью компенсированный заряд потенциалопределяющих ионов вызывает появление отрицательного заряда у частицы кремниевой кислоты. В электрическом поле коллоидная частица вместе с адсорбционным слоем перемещается к одному полюсу, а ионы диффузного слоя - к противоположному. Если бы коллоидная частица перемещалась в электрическом поле только с потенциалопределяющими ионами, то электрокинетический потенциал должен быть равен термодинамическому потенциалу фо, возникающему между поверхностью частицы и раствором. Наличие в адсорбционном слое про-тивоинов снижает величину потенциала, и электрокинетический потенциал составляет часть полного потенциала. Если граница диффузного слоя совпадает с границей адсорбционного (%=0), то электрокинетический потенциал равен нулю. Такое состояние коллоидной частицы называется изоэлектрической точкой. В изоэлек-трической точке коллоидные частицы теряют устойчивость, укрупняются и выпадают в осадок.[ ...]

Основу коллоидной частицы составляют микрокристаллы труднорастворимого Ре(ОН)з называемые агрегатами. В результате избирательной адсорбции на поверхности агрегата образуется положительно заряженный слой, состоящий из п ионов водорода (потенциалообразующие ионы, сокращенно ПОИ). Агрегат вместе с потенциалообразующими ионами образует ядро. Под действием электростатических сил притяжения у ядра формируются слой ионов противоположного знака - противоионов, компенсирующих частично заряд ядра. В рассмотренном примере их роль выполняют ионы СГ. Частицу с окружающим ее плотным слоем ионов называют гранулой.[ ...]

Так как коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, хлопья коагулянтов - слабый положительный заряд, то между ними возникает взаимное притяжение, способствующее формированию крупных частиц. В процессе коагуляционной очистки сточных вод происходит соосаждение с минеральными примесями за счет адсорбции последних на поверхности оседающих частиц. Из воды удаляются соединения железа (на 78-89 %), фосфора (на 80-90 %), мышьяка, цинка, меди, фтора и других. Снижение по ХПК составляет 90-93 %, а по БПКб - 80-85 %. Степень очистки зависит от условий воздействия на коагуляцию дисперсной системы радиации, магнитного и электрического полей, введения частиц, взаимодействующих с системой и стабилизирующих ее. Воздействие излучения, как и окисление органических соединений озоном способствует разрушению поверхностно-активных веществ (ПАВ), являющихся стабилизаторами твердых и жидких частиц, загрязняющих сточные воды. Под воздействием электрического поля происходит образование агрегатов размером до 500-1000 мкм в системах Ж - Т, Ж] - Ж2 и Г - Т.[ ...]

Наличие заряда на коллоидной частице устанавливается следующим образом. В золь опускают два электрода, соединенных с полюсами источника тока достаточно высокого напряжения. При пропускании тока через раствор коллоидные частицы медленно передвигаются к одному из электродов. Это явление открыл русский ученый Рейсс в 1807 г., производя следующий опыт.[ ...]

Другие силы, за счет которых возможна адсорбция макромолекул, действуют на расстояниях, более близких, чем ван-дер-ваальсовы силы. Представление о соотношении этих сил можно получить исходя из современной теории коагуляции ДЛФО . Схематически характер изменения с расстоянием (согласно этой теории) электростатических и ван-дер-Цаальсо-вых сил, действующих между одноименно заряженными однородными коллойдными частицами, показан на рис. 11.20.[ ...]

Большинство коллоидных частиц природных вод имеют на грануле отрицательный заряд. Его нейтрализация, разрушение диффузионного слоя и гидратной оболочки достигаются введением электролита и золей с противоположным зарядом частиц. В роли электролитов используют соли алюминия и железа.[ ...]

Передвижение коллоидных частиц под влиянием электрического поля свидетельствует о том, что они несут на себе определенный электрический заряд.[ ...]

Как известно, коллоидные частицы (мицеллы) также имеют электрические заряды и поэтому движутся в электрическом поле к электроду, имеющему знак, обратный знаку частицы. Это явление затрудняет протекание процессов электродеионизации. Можно думать, что в большинстве случаев мицеллы не проходят через диафрагмы (мембраны), а накапливаются на поверхности последних.[ ...]

Наружный слой коллоидной частицы частично диссоциирован, причем у отрицательно заряженных коллоидов в окружающий раствор диссоциируют положительно заряженные ионы (катионы), а отрицательный заряд имеет ядро коллоидной частицы. Находящиеся на его поверхности ионы называются потенциалопределяющими, а отдиссоциированные ионы - компенсирующими. При взаимодействии с окружающим коллоидную частицу раствором часть компенсирующих ионов образует так называемый диффузный слой. Электростатические силы, удерживающие ионы диффузного слоя, убывают по мере удаления их от частицы, и они легко обмениваются на ионы, находящиеся в растворе. Коллоидная частица вместе с диффузным слоем называется мицеллой.[ ...]

Возникновение отрицательного заряда у этих минералов связано главным образом с изоморфными замещениями в кремнекислородных тетраэдрах и алюмогидроксильных октаэдрах, из которых построена их кристаллическая решетка. Так, в кремнекислородных тетраэдрических слоях часть ионов кремния (четырехвалентных) внутри тетраэдров может быть изоморфно замещена ионами алюминия (трехвалентными), в результате чего возникают отрицательные заряды. Схематически это можно представить так: соединение состава (Si02)„ нейтрально, но при замещении атома кремния на атом алюминия появляется один отрицательный заряд, при замещении двух атомов кремния на атомы алюминия - два отрицательных заряда и т. д.[ ...]

Для флокуляции частиц с большим электрическим зарядом одноименно заряженными полимерами необходимо уменьшить электростатические силы отталкивания, что производится обычно путем добавления низкомолекулярных электролитов. Низкомолекулярные электролиты, сжимая слой противоионов у поверхности коллоидных частиц и нейтрализуя заряд на их поверхности, облегчают подход макромолекул и их адсорбцию. Одновременно происходит изменение структуры макромолекул. Экранирование заряженных звеньев полимера и уменьшение сил внутримолекулярного отталкивания приводит к сжатию макромолекул. Сжатые макромолекулы, занимая меньший объем, плотнее укладываются на поверхности частиц, в результате чего общее количество адсорбированного полимера возрастает.[ ...]

Для прилипания частиц к поверхности зерен необходимы в общем те же условия, что и для слипания (коагуляции) частиц между собой. Прилипание облегчается, если зерна загрузки и коллоидные частицы имеют различный по знаку заряд и электростатическое отталкивание отсутствует (рис. 111.10).[ ...]

Основу глинистых частиц образуют гидроалюмосиликаты, которые по химической природе являются алюмокремниевыми кислотами или их солями и диссоциируют с образованием сложного аниона и иона водорода или щелочного металла. Возникновение отрицательного заряда у коллоидных частиц глин обусловлено именно данным процессом. Так как алюмокремниевые кислоты имеют малую степень диссоциации, то при снижении pH устойчивость коллоидных частиц глин уменьшается. И наоборот, при повышении щелочности воды устойчивость коллоидных частиц возрастает. Это объясняется тем, что ионы Н+, образующиеся при диссоциации алюмокремниевых кислот, замещаются катионами металлов, а степень диссоциации образующихся солей выше, чем соответствующих кислот. В очень жестких водах коллоидные частицы глины могут иметь положительный заряд.[ ...]

Сложная структура частицы суспензоида формируется вокруг ядра, состоящего из множества молекул не растворимого в дисперсионной среде вещества. Ядро избирательно адсорбирует на своей поверхности ионы, называемые потенциалообразующими, и приобретает заряд. Присутствующие в среде ионы с противоположным знаком заряда (противоионы) вследствие электрического притяжения группируются вокруг ядра, образуя коллоидную частицу. Часть противо-ионов электростатическими силами прочно связана с ядром и образует вместе с адсорбированными на ядре ионами адсорбционный слой. Ядро и адсорбционный слой ионов составляют частицу, несущую определенный заряд. Другая часть противоионов под влиянием диффузионных сил слабее связана с ядром и образует вокруг частицы ионную атмосферу (диффузионный слой), компенсирующий заряд частицы. Частица в совокупности с диффузионным слоем составляет мицеллу.[ ...]

В некоторых случаях заряд коллоидных частиц образуется не за счет адсорбции ионов из раствора, а в результате диссоциации поверхностного слоя самого ядра, например при образовании коллоидной кремнекислоты. Молекулы БЮа, реагируя с водой, дают кремневую кислоту Н25Ю3 - слабый электролит с малой степенью диссоциации. Отрицательный заряд частицы ее обусловлен диссоциацией молекул Н25Ю3.[ ...]

Наличие одинакового заряда на всех частицах коллоидной системы препятствует их взаимному, сближению, ибо по законам электростатики одинаково заряженные частицы отталкиваются друг от друга. Коагуляция таких заряженных электрически коллоидных частиц затруднена. Она протекает только после снятия или нейтрализации заряда. Нейтрализация заряда нередко осуществляется за счет сорбции из окружающей среды противоположно заряженных ионов.[ ...]

Отстаивание крупных частиц осуществляется в непрерывнодействующих отстойниках большой емкости. От мелких частиц освобождаются фильтрацией. Для осаждения коллоидных частиц (мельчайших глинистых частиц и белковых веществ) их подвергают коагуляции путем добавки в воду коагулянтов - сульфатов или двойных солей алюминия (алюминиевые квасцы). Ион-коагулянт должен иметь заряд, противоположный заряду коллоидной частицы, чтобы он мог адсорбироваться на поверхности заряженной частицы; это приводит к коагуляции (слипанию) отдельных частиц и образованию осадка.[ ...]

Чтобы вызвать коагуляцию коллоидных частиц, необходимо снизить величину их дзета-потенциала до критического значения добавлением ионов, имеющих положительный заряд. Таким образом, при коагуляции происходит дестабилизация коллоидных частиц вследствие нейтрализации их электрического заряда. Эффект коагуляции зависит от валентности иона коагулянта, несущего заряд, противоположный знаку заряда частицы. Чем выше валентность, тем более эффективно коагулирующее действие.[ ...]

Устойчивость и коагуляция коллоидных систем. Будучи термодинамически неустойчивыми, коллоидные системы под воздействием различных факторов могут разрушаться. Процесс соединения коллоидных частиц друг с другом, сопровождающийся образованием крупных агрегатов и разрушением коллоидной системы, называется коагуляцией. Она может происходить при введении в систему электролитов, золей с противоположным знаком заряда. Коагуляцию можно вызвать и изменением температуры, механическим воздействием, ионизирующим облучением.[ ...]

Иначе обстоит дело в случае коллоидных растворов. Коллоидные частицы - это сгустки большого числа молекул вещества. Ядро коллоидной частицы имеет кристаллическое строение. Наружный слой молекул этого ядра частично диссоциирован, причем ионы одного знака электрического заряда (например, положительного) находятся в окружающем ядро растворе, а ионы противоположного знака заряда прочно удерживаются поверхностью ядра (рис. 8).[ ...]

Двойной электрический слой. Частица суспензоида (мицелла) имеет сложное строение. В основе ее лежит нерастворимое в данной дисперсионной среде ядро. Поверхность ядра за счет свободной межфазной энергии адсорбирует из окружающей среды ионы в соответствии с правилом Фаянса. Эти ионы называются потенциалобразующими, так как сообщают частице определенный заряд. При адсорбции ионов снижается межфазная свободная энергия, что приводит систему в устойчивое состояние. Например, для золя гидроокиси железа потенциалобразующим ионом будет хлор-окись железа, образующаяся по уравнению Ре(ОН)3+НС1 ±: з= ;Ре0С1+2Н20. Хлорокись диссоциирует по уравнению РеОС1з= =г РеО++С1-. Катионы РеО+ избирательно адсорбируются на поверхности коллоидного ядра, заряжая его положительно. Если адсорбировалось п ионов РеО+, то в растворе находится п ионов С1 . Катион РеО+ сообщает коллоидной частице положительный заряд, а ее противоионами являются ионы хлора, находящиеся в растворе. Противоионы испытывают на себе две силы: электростатическую, притягивающую их к ядру коллоидной частицы, и диффузионную, стремящуюся рассеять их по раствору. В результате совместного действия указанных сил состояние отдельных анионов хлора неодинаково. Часть из них прочно связана с ядром коллоидной частицы, образуя на нем плотный адсорбционный слой (п-х). Другая часть образует диффузный слой х - ионную атмосферу частицы.[ ...]

В активном состоянии мицеллы (коллоидные частицы) находятся в постоянном движении в окружающей их жидкости и называются золем. Но если золь лишить электрического заряда, то он выпадает в осадок (гель). Этот процесс называют коагуляцией. Но чаще всего при некотором воздействии на гель его можно снова перевести в золь; последний процесс именуется пептизацией.[ ...]

Это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке сточных вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, т.е. частиц размером 1-100 мкм. Коагуляция может происходить самопроизвольно или под влиянием химических и физических процессов. В процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ-коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы и агрегировать их. Так как коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов слабый положительный заряд, то между ними возникает взаимное притяжение.[ ...]

Одним из методов снижения -потенциала коллоидной системы является увеличение концентрации в воде электролитов. Способность электролита вызывать коагуляцию коллоидной системы возрастает с увеличением валентности коагулирующего иона, обладающего зарядом, который противоположен заряду коллоидных частиц. Соотношение коагулирующей способности одно-, двух- и трехвалентных ионов приблизительно 1: 30:1000.[ ...]

Химическое осаждение основано на выравнивании зарядов коллоидных частиц сточных вод. Соединение частиц в более крупные агрегаты обычно тормозится одноименными электрическими зарядами. Однако если прибавить противоположно заряженные ионы или коллоиды, то наступает выравнивание зарядов, достигается «изоэлектрическая точка» и происходит осаждение веществ. Это приводит к полному осветлению сточной воды.[ ...]

При значительной разнице в величине (плотности) заряда разнородных, но одноименно заряженных коллоидных частиц, между ними, как это показал Б. В. Дерягин, может возникнуть не электростатическое отталкивание, а электростатическое притяжение. Возможность возникновения электростатического притяжения и флокуляции одноименно заряженных коллоидных частиц и макромолекул рассмотрена С. С. Хамраевым и А. И. Юсуповым на примере анионных полиакриламидных полимеров и отрицательно заряженных частиц кварца и микроклина.[ ...]

У амфотерных гидроксидов, например у гидроксида алюминия, знак заряда коллоидного раствора зависит от pH. В кислой и нейтральной среде золь гидроксида алюминия имеет положительный заряд. В слабощелочной среде (при pH 8,2) знак заряда коллоидного раствора гидроксида алюминия становится отрицательным, так как роль по-тенциалобразующих ионов уже выполняют алюминат-ионы или гидроксид-ионы. Противоионами будут в таких коллоидных частицах катионы металлов. При низких значениях pH коллоидные частицы гидроксидов металлов адсорбируют большее число катионов (потенциалопределяющих ионов) и поэтому являются более устойчивыми, что объясняется меньшей полнотой гидролиза коагулянта.[ ...]

Гидроокиси алюминия и железа образуют в воде золи с положительным заряДом на грануле. Эти коллоидные частицы усиливают общее коагулирующее действие введенных солей.[ ...]

Поскольку гидроксиды и сульфиды тяжелых металлов образуют устойчивые коллоидные системы для интенсификации процесса их осаждения в сточные воды необходимо вводить коагулянты и флокулянты. Коллоидные частицы сульфидов имеют отрицательный заряд, поэтому для коагуляции сульфидов используют электролиты с многозарядными катионами - обычно сульфаты алюминия или трехвалентного железа. При коагуляции гидроксидов требуется электролит с многозарядными анионами, так как коллоидные частицы заряжены положительно. Хорошими коагулянтами гидроксидов являются сульфат-ионы. Помимо электролитной коагуляции на практике часто используют взаимную коагуляцию коллоидных растворов с противоположным зарядом частиц.[ ...]

При наложении электрического поля происходит поляризация двойного слоя, коллоидные частицы приобретают дипольное строение и начинают двигаться к электроду, имеющему заряд, противоположный по знаку заряду частицы.[ ...]

Измерение дзета-потенциала макромолекул катионных ВМФ отдельно и в смеси с коллоидными растворами показало, что заряд смеси близок к заряду макромолекул . Это свидетельствует об образовании на поверхности коллоидных частиц довольно толстых оболочек полимера. С ростом концентрации ВМФ отрицательный заряд частиц кварца постепенно уменьшался, а затем наступала перезарядка частиц .[ ...]

Вторая стадия процесса коагуляции заключается в том, что отрицательно заряженные коллоидные примеси воды начинают адсорбироваться коагулирующими частицами коагулянта. Снижение или потеря заряда коллоидных частиц примесей может происходить и под действием катиона коагулянта. Если концентрации положительно заряженных золей коагулянта и коллоидных примесей примерно одинаковы, наблюдается взаимная коагуляция. Так как она происходит только в очень узкой зоне концентраций, то ее можно рассматривать как частный случай процесса коагуляции.[ ...]

Эти флокулянты имеют меньший заряд и сохраняют развернутую структуру макромолекулы. Свойства сополимеров с акрил ¡мидом и метакриламидом рассмотрены в п. 1.5.[ ...]

Коагуляция в пределах концентрации электролита от С] до с2 называется медленной коагуляцией. При концентрации электролита с2 заряд коллоидных частиц станет равным нулю. Скорость коагуляции при этом будет максимальной, и дальнейшее прибавление электролита не окажет на нее никакого влияния.[ ...]

Процесс коагулирования можно ускорить добавлением к воде веществ, носящих название флокулянтов. Фло-кулянтами являются вещества, образующие с водой коллоидные дисперсные системы. Роль флокулянта сводится, очевидно, к нейтрализации заряда на коллоидной частице коагулянта и к нарушению «защитных» свойств, некоторых коллоидов (флокулянт можно назвать «коагулянтом коагулянта»).[ ...]

Силы, вызывающие адсорбцию макромолекул флокулянта на дисперсной фазе (взвешенных веществ), имеют различную природу. Они зависят от химического состава ВМС и дисперсных частиц, наличия Ионогенных групп в макромолекуле, а также структуры и электрического заряда коллоидных частиц. Так, линейные полимеры или полимеры со слегка изогнутой цепью являются лучшими флокулянтами, чем глобулообразные макромолекулы. Флокулирующее воздействие ВМС зависит не столько от жесткости макро-молекулярного клубка, сколько от его размеров в растворе, которые определяются как природой полимера, так и его макромолекулярной массой. Молекулярная масса в основном влияет на флокулирующую способность неионных и одноименно заряженных полиэлектролитов; ее увеличение способствует снижению оптимальной флокулирующей дозы реагента. В нейтрализации заряда поверхности дисперсных частиц молекулярная масса полимеров играет меньшую роль.[ ...]

На рис. 22 изображена кривая процесса коагулирования мелкодисперсной глинистой взвеси сернокислым алюминием. При малой концентрации коагулянта мутность воды не изменяется (зона I), но при увеличении его концентрации мутность резко снижается до определенной величины (зона II). При концентрации коагулянта около 20 мг)л произойдет полная взаимная нейтрализация зарядов у коллоидных частиц. Увеличение дозы коагулянта выше 100 мг/л приводит к перезарядке коллоидных частиц и мутность воды может увеличиваться до первоначальной (зона III).[ ...]

Каолинит по сравнению с монтмориллонитом содержит больше алюминия и меньше кремнекислоты. Алюминий, образующий самостоятельный алю-могидроксильный октаэдрический слой, при определенных условиях может проявлять основные свойства. Гидроксильные ионы, связанные с алюминием в октаэдрическом слое и расположенные на внешней поверхности микрокристаллических частиц, при кислой реакции, то есть при избытке в растворе ионов Н’, могут отщепляться, и на отдельных участках коллоидной частицы возникают положительные заряды [...03812020НА12(0Н)2...]+- - ОН-.[ ...]

Содержание взвешенных веществ. Концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей на электродиализный аппарат, не должна превышать 1,5-2,0 мг/л, иначе требуется осветление воды одним из известных методов (коагуляция с фильтрованием, медленные фильтры, патронные фильтры и др.). Даже при обработке профильтрованной воды в электродиализных дилюатных камерах осаждаются коллоидные частицы. Отрицательно заряженные коллоидные и взвешенные частицы мигрируют к поверхности анионитовой мембраны вследствие электрофореза, теряют здесь свой заряд и образуют гелеобразный слой («лакируют» мембрану), ухудшая работу установки.

Обратимся к другому явлению, когда местоположение зарядов определяется потенциалом, создаваемым в какой-то степени самими зарядами. Такой эффект существен для поведения коллоидов. Коллоид - это взвесь маленьких заряженных частичек в воде. Хотя эти частички и микроскопические, но по сравнению с атомом они все же очень велики. Если бы коллоидные частицы не были заряжены, они бы стремились коагулировать (слиться) в большие комки; но, будучи заряженными, они отталкиваются друг от друга и остаются во взвешенном состоянии. Если в воде растворена еще соль, то она диссоциирует (расползается) на положительные и отрицательные ионы. (Такой раствор ионов называется электролитом.) Отрицательные ионы притягиваются к коллоидным частицам (будем считать, что их заряды положительны), а положительные - отталкиваются. Нам нужно узнать, как ионы, окружающие каждую частицу коллоида, распределены в пространстве.

Чтобы мысль была яснее, рассмотрим только одномерный случай. Представим себе коллоидную частицу в виде очень большого (по сравнению с атомом!) шара; тогда мы можем малую часть ее поверхности считать плоскостью. (Вообще, пытаясь понять новое явление, лучше разобраться в нем на чрезвычайно упрощенной модели; и только потом, поняв суть проблемы, стоит браться за более точные расчеты.)

Предположим, что распределение ионов создает плотность зарядов и электрический потенциал , связанные электростатическим законом , или в одномерном случае законом

Как бы распределились ионы в таком поле, если бы потенциал подчинялся этому уравнению? Узнать это можно при помощи принципов статистической механики. Вопрос в том, как определить , чтобы вытекающая из статистической механики плотность заряда тоже удовлетворяла бы условию (7.28)?

Согласно статистической механике (см. вып. 4, гл. 40), частицы, пребывая в тепловом равновесии в поле сил, распределяются так, что плотность частиц с координатой дается формулой

, (7.29)

где - потенциальная энергия, - постоянная Больцмана, а - абсолютная температура.

Предположим, что у всех ионов один и тот же электрический заряд, положительный или отрицательный. На расстоянии от поверхности коллоидной частицы положительный ион будет обладать потенциальной энергией

Плотность положительных ионов тогда равна

,

а плотность отрицательных

Суммарная плотность заряда

,

(7.30)

Подставляя в (7.28), увидим, что потенциал должен удовлетворять уравнению

(7.31)

Это уравнение решается в общем виде [помножьте обе его части на и проинтегрируйте по ], но, продолжая упрощать задачу, мы ограничимся здесь только предельным случаем малых потенциалов или высоких температур . Малость отвечает разбавленному раствору. Показатель экспоненты тогда мал, и можно взять

(7.32)

Уравнение (7.31) дает

(7.33)

Заметьте, что теперь в правой части стоит знак плюс (решение не колебательное, а экспоненциальное).

Общее решение (7.33) имеет вид

, (7.34)

Постоянные и определяются из добавочных условий. В нашем случае должно быть нулем, иначе потенциал для больших обратится в бесконечность. Итак,

где - потенциал при на поверхности коллоидной частицы.

Потенциал убывает в раз при удалении на (фиг. 7.7). Число называется дебаевской длиной; это мера толщины ионной оболочки, окружающей в электролите каждую большую заряженную частицу. Уравнение (7.36) утверждает, что оболочка становится тоньше по мере увеличения концентрации ионов или уменьшения температуры.

Фигура 7.7. Изменение потенциала у поверхности коллоидной частицы. - дебаевская длина.

Постоянную в (7.36) легко получить, если известен поверхностный заряд а на поверхности заряженной частицы. Мы знаем, что

(7.37)

Мы сказали, что коллоидные частицы не слипаются вследствие электрического отталкивания. Но теперь мы видим, что невдалеке от поверхности частицы из-за возникающей вокруг нее ионной оболочки поле спадает. Если бы оболочка стала достаточно тонкой, у частиц появился бы шанс столкнуться друг с другом. Тогда они бы слиплись, коллоид бы осадился и выпал из жидкости. Из нашего анализа ясно, что после добавления в коллоид подходящего количества соли начнется выпадение осадка. Этот процесс называется «высаливанием коллоида».

Другой интересный пример - это влияние растворения соли на осаждение белка. Молекула белка - это длинная, сложная и гибкая цепь аминокислот. На ней там и сям имеются заряды, и временами заряд какого-то одного знака, скажем отрицательного, распределяется вдоль всей цепи. В результате взаимного отталкивания отрицательных зарядов белковая цепь распрямляется. Если в растворе имеются еще другие такие же молекулы-цепочки, то они не слипаются между собой вследствие того же отталкивания. Так возникает в жидкости взвесь молекул-цепочек. Но стоит добавить туда соли, как свойства взвеси изменятся. Уменьшится дебаевская длина, молекулы начнут сближаться и свертываться в спирали. А если соли много, то молекулы белка начнут выпадать в осадок. Существует множество других химических явлений, которые можно понять на основе анализа электрических сил.